Forschungsprojekte

Projekt im Geschäftsfeld: Photovoltaik, Thema: Perowskit- und Organische Photovoltaik, Perowskitsolarzellen und –module Laufzeit: 09/2019 - 08/2022

Ein Konsortium aus Forschungseinrichtungen, Universitäten und Industrie hat geeignete Elektrolyseur-Standorte in Deutschland analysiert. Seit Mai 2025 steht der frei zugängliche Wasserstoff-Potenzial-Atlas bereit. Der Online-Atlas kennzeichnet und bewertet geeignete Standorte für die Erzeugung von grünem Wasserstoff durch Elektrolyse und dessen Nutzung in verschiedenen Industriebranchen und im Verkehr. Damit unterstützt »PoWerD« Unternehmen bei der Standortsuche für die optimale Elektrolyseur-Platzierung und gibt Projektentwickelnden für Wasserstoffanlagen ein einfaches Planungstool an die Hand.| Laufzeit: 07/2022 - 03/2025

Mittelständische Unternehmen sind aufgrund ihrer Mehrfachrolle als Verbraucher, Verteilnetzbetreiber und Erzeuger in der Energieversorgung ein wichtiger Baustein der Energiewende. Das Projekt »EMIDOS« widmet sich dabei auf mehreren Ebenen der zentralen Aufgabe, energieeffizientes Wirtschaften und erneuerbare Energien zusammenzubringen. Dafür entwickeln wir am Fraunhofer ISE digitale Lösungen, um mittelständischen Industrieunternehmen einen optimalen Betrieb ihrer Energieinfrastruktur zu ermöglichen. | Laufzeit: 01/2024 - 12/2026

Die chemische Industrie in Deutschland ist eine der energieintensivsten Branchen und steht vor der Herausforderung, ihre Treibhausgasemissionen zu reduzieren. Durch die Integration von Hochtemperatur-Wärmepumpen in chemische Prozesse kann die Energieeffizienz verbessert und der CO2-Ausstoß gesenkt werden. Die Partner Evonik Operations GmbH und Fraunhofer ISE arbeiten gemeinsam an der Entwicklung innovativer Lösungen, um den CO2-Ausstoß zu reduzieren und die Energieefizienz der Industrie zu verbessern. | Laufzeit: 09/2024 - 08/2028

Mit dem rasanten Ausbau der Photovoltaik wachsen die Anforderungen an Wechselrichter: Sie müssen Strom nicht mehr nur effizient umwandeln, sondern auch für die Stabilität des Energiesystems sorgen. Das EU-Projekt »IN.SPIRE« entwickelt und demonstriert zwei Prototypen intelligenter Wechselrichter für Nieder- und Mittelspannung, die von innovativer Leistungselektronik und netzbildender Regelung bis hin zu neuartigen Reflexfunktionen im Rahmen der Cybersicherheit reichen. Dreizehn Partner aus Industrie und Forschung realisieren damit zukunftsweisende Lösungen. Diese machen PV-Anlagen technisch leistungsfähiger, kompatibler und ressourcenschonender, um eine sichere europäische Energiewende zu ermöglichen. | Laufzeit: 05/2026 - 10/2029

Silizium-Kohlenstoff-Komposite können die Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien deutlich erhöhen und zugleich die Abhängigkeit von Graphit reduzieren. Im Projekt »HELIOS« validiert das Fraunhofer ISE einen neuartigen, patentgeschützten Herstellungsprozess für strukturoptimierte Si/C-Anodenmaterialien. Der Ansatz kombiniert kostengünstiges metallurgisches Silizium, biobasierte Kohlenstoffquellen und eine gezielte Hohlraumstruktur. Ziel ist sowohl der Transfer vom Labor- in den Technikumsmaßstab als auch der Nachweis der Leistungsfähigkeit in industrienahen Pouchzellen. | Laufzeit: 10/2026 - 09/2029

Zur Entwicklung eines skalierbaren Stromspeichers mit einer elektrischen Leistung von 100 kWel und einer Kapazität von 1 MWhel beschäftigen wir uns am Fraunhofer ISE mit der Stack- und Systementwicklung sowie mit dem Management von Redox-Flow-Batterien. Durch die simulationsgestützte Analyse und Auslegung von Redox-Flow-Batterien identifizieren wir Optimierungspotenziale auf Zell- und Stackebene und nutzen sie für die Weiterentwicklung des Designs. Im Rahmen Projekts »1 MWh Redox-Flow Netzspeicher« haben wir einen optimierten Zellstapel mit einer Leistung von 5 kWel für die Anwendung in Inselsystemen oder netzgekoppelten Speichersystemen entwickelt. Auf Stackebene werden Zyklen-Wirkungsgrade von über 80 % erreicht werden. Die aktuellen Forschungsarbeiten konzentrieren sich auf die weitere Erhöhung der Leistungs- und Energiedichte sowie die Reduktion der Herstellkosten eines 5 kWel Zellstapels. | Laufzeit: Juni 2010 - Februar 2013

Die Integration von Photovoltaik in bestehende Flächen, Geräte und Hüllen erfordert neue Modulkonzepte und damit auch Modul-Herstellungsverfahren. Gewölbte PV-Module können zum Beispiel in Dächern von E-Fahrzeugen eingesetzt werden. Der Prototyp eines gewölbten PV-Autodaches wurde 2019 am Fraunhofer ISE hergestellt. Um gewölbte PV-Module industriell herstellen zu können, werden im Projekt »3D« ein Industrie-Laminator sowie die benötigten Prozesse und Modulkonzepte entwickelt. Außerdem werden Methoden für die mechanische und elektrische Charakterisierung ausgearbeitet und erprobt. Dabei werden Solarzellenstrings durch Magnetic Field Imaging (MFI) und leitfähige Klebstoffe mittels Dynamisch Mechanischer Analyse (DMA) untersucht. | Laufzeit: 02/2021 - 01/2024

Wärmespeicher sind ein zentraler Baustein einer klimaneutralen Wärmeversorgung. Es werden Speicher in einem breiten Größen- und Temperaturspektrum für Gebäude, Nah- und Fernwärmenetze und die Industrie benötigt. Im Projekt DRUCKSTORE entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit IPROconsult, IAB Weimar und m-tec neue Herstellungsverfahren auf Basis des Beton-3D-Drucks unter der Verwendung von Ultrahochleistungsbetonen (UHPC). Diese Kombination soll es ermöglichen, hochintegrierte Speicher bei geringem Materialeinsatz herzustellen und so kostengünstige und effiziente Lösungen zu entwickeln. | Laufzeit: 11/2025 - 10/2028

Im Projekt »50Prozent« soll erstmals eine Mehrfachsolarzelle mit 50 % und ein Konzentratormodul mit 40 % Wirkungsgrad realisiert werden. Zudem wird die Messtechnik weiterentwickelt, um die Zellen nach international anerkannten Kalibrierstandards vermessen zu können. Das Projekt soll die Exzellenz deutscher PV-Forschung eindrucksvoll demonstrieren. | Laufzeit: 03/2020 - 05/2024